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染色新技术让3D成像更高清

2020-07-08 15:01:51 来源:网络 阅读:
  研究大脑和其他器官以及恶性肿瘤的科学家们长期以来一直试图从血管和细胞类型的角度对其内部进行详细的三维观察。
  为了对生物样品进行三维成像,研究人员基本上只有两种选择:一是切片,然后用计算机软件重建整个样本;二是使用特殊化学物质使生物组织透明,并借助光学显微镜观察其内部。
  为了区分细胞类型,研究人员通常将组织浸泡在污渍和其他化学物质的混合物中进行染色。然而,实践证明,这种染料很难穿透器官和大量生物样本,这是费时费力的。
  最近,发表在"自然通讯"杂志上的一项新染色技术打破了这一困境。日本科学与化学研究所(Japan Institute of Science and化学)生物系统动力学中心(Center for BioSystem Dynamicsat the Japan Institute of Science and化学)的研究人员报告称,研究结果对现有的3D成像技术有了很大的改进,需要简单的操作才能揭示整个器官甚至动物内部的组成。此外,新的组织染色技术可以在细胞层面进行详细分析。这有助于神经科学、发育和进化生物学及免疫学的研究。研究人员还可以使用这种新方法来诊断某些癌症,研究死亡后受损的脑组织。
  研究人员首先发现了一种模拟组织清洗器官物理化学性质的凝胶。在计算机模拟和实验室研究中,研究小组优化了浸没液的温度、染料和抗体浓度、化学添加剂和电气性能,以获得最佳的染色和成像结果。然后,他们在20多种常用染料和抗体的小鼠和天鹅绒猴子的大脑中测试了这种新方法。
  研究人员用光学显微镜扫描了整个小鼠大脑和猴子大脑的一个半球,揭示了这两种动物的神经血管系统之间的相似之处,并展示了新技术在比较解剖学中的应用。新的染色技术可以同时对小鼠大脑中的四个分子靶点进行染色和成像,这是一个前所未有的进步。
  研究小组还使用了新技术,对整个天鹅绒猴幼崽和一小部分人脑进行了成像,有朝一日可以让研究人员对实体肿瘤和神经退行性疾病有新的了解。该研究小组表示,优化后的新染色方法也可以应用于其他技术,从而推进整个3D成像领域。